EP3048869A1 - Rechenzentrum - Google Patents

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Publication number
EP3048869A1
EP3048869A1 EP16151336.1A EP16151336A EP3048869A1 EP 3048869 A1 EP3048869 A1 EP 3048869A1 EP 16151336 A EP16151336 A EP 16151336A EP 3048869 A1 EP3048869 A1 EP 3048869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
cabinet
cold aisle
heat exchanger
data center
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP16151336.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3048869B1 (de
Inventor
Michael Nicolai
Helmut Nonn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rittal GmbH and Co KG
Original Assignee
Rittal GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rittal GmbH and Co KG filed Critical Rittal GmbH and Co KG
Publication of EP3048869A1 publication Critical patent/EP3048869A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3048869B1 publication Critical patent/EP3048869B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
    • H05K7/20745—Forced ventilation of a gaseous coolant within rooms for removing heat from cabinets, e.g. by air conditioning device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means

Definitions

  • the invention is based on a data center in which a plurality of control cabinet rows formed in each case in a plurality of control cabinets and at least one cooling appliance are installed on a double floor in a closed space.
  • the cooling device In the raised floor cooled room air is introduced via the cooling device, wherein between two adjacent rows of cabinets opposite the room airtight sealed cold aisle is formed, the cooled air is supplied from the double bottom.
  • the cabinets of the adjacent cabinet rows the cooled air is fed to each of their sides facing the cold aisle, which is derived as heated air at opposite, the cold aisle remote vertical sides of the cabinets in the room.
  • the cooling device has a first air-liquid heat exchanger to which a coolant, which has been cooled via at least one recooler arranged outside the space, is supplied.
  • Such a data center is for example from the US 2010/0252233 A1 known. Similar data centers also show the EP 2 532 217 B1 , the EP 1 466 234 B1 , the DE 10 2011 000638 A1 and the US 2010/0275618 A1 ,
  • a data center is characterized in that at least one of the control cabinets has a second air-liquid heat exchanger mounted directly on its top or at a distance to it, is guided by the hot air from the room as cooled air in the cold aisle, wherein the second air-liquid heat exchanger via a coolant source arranged outside the coolant cooled coolant is supplied.
  • the invention thus takes advantage of the circumstance that in existing data centers usually unused space is available above the control cabinet rows. In general, this space is therefore already taken into account in the data center planning, because in common data centers, the wiring of the cabinets for the data and power supply is often at least partially performed by the top of the cabinets.
  • the required cooling power no longer needs to be provided exclusively by the existing cooling device, but this is supported by the second air-liquid heat exchanger, the flow temperature of the existing cooling device can be increased, so that increases its efficiency.
  • the recooler is designed as a free cooler or chiller, so that in particular in the summer months due to the then still sufficiently high temperature difference between flow temperature and outside temperature via the recooler sufficient cooling power can be provided.
  • the second air-coolant heat exchanger can be, for example, an obliquely installed heat exchanger designed for operation with a glycol-water mixture and flow temperatures of> 22 ° C. and preferably of 26 ° C.
  • the coolant source by which cooled coolant is supplied to the second air-coolant heat exchanger is not limited to any particular embodiments. However, refrigeration machines with free cooling are particularly preferred.
  • the recooler, via which the coolant cooled to the first air-coolant heat exchanger is provided has at least one free cooler.
  • the coolant source via which the cooled coolant is supplied to the second air-coolant heat exchanger has at least one recooler and / or a chiller.
  • the second air-liquid heat exchanger is accommodated in a mounted on the upper side of the relevant cabinet cooling housing, wherein through opposite sides of the housing cooling the hot air from the room through the cooling housing and as cooled air is passed into the cold aisle.
  • EC fans in the form of axial fans can be used. It can be provided that the fans are installed in sheet-metal cassettes are designed as fan modules and plug contacts for operating current and signal transmission.
  • the cold aisle partition can be designed such that it connects the upper roof side of the cooling housing with the upper side of the opposite row of control panels fluidly tight. It is thus on the cold aisle partition height difference between the upper roof side of the cooling housing and the top of the balanced countercurrent cabinet row, so that despite this difference in height, the cold aisle is sealed off fluidly against the space of the data center.
  • the cooling cabinet comprising the control cabinet and the cooling housing on a four vertical struts and eight horizontal struts formed frame, wherein the vertical struts extend over the entire height of the control cabinet and the cooling housing.
  • a uniform frame is thus formed for the control cabinet and the cooling housing, so that the load of the cooling housing is securely held above the cabinet.
  • the cooling housing has either its own or no frame, in which case it must then be ensured that the load of the cooling housing is transferred to the vertical profile struts, so that the cooling housing is securely held on the control cabinet.
  • the cooling housing is arranged at a distance to the top of the cabinet, so that between the top of the cabinet and the cooling housing a Jardinrangierraum for a cable feed through the top of the cabinet is formed in the interior of the cabinet.
  • the passage of air through the cooling housing is preferably carried out by the opposite front or front sides.
  • a shutter module can be provided.
  • the damper module can operate without external interference, operated by overpressure slats, or a shutter flap with opposite slats and damper actuator.
  • the use of such a module may in particular always be necessary if the cooling housing with the second air-coolant heat exchanger is to be used as functional redundancy to the already existing cooling device or another air conditioning system with different air flow is to be operated as a redundancy system.
  • At least one variable-speed fan is accommodated in the cooling housing, wherein a device, for example, at a warm air inlet and / or at a cold air outlet of the cooling housing a backflow flap or a shutter flap module is arranged, which is designed to prevent a return flow of cooled air from the cold aisle into the room.
  • the coolant source through which the second air-liquid heat exchanger coolant is supplied to at least one recooler and at least one chiller, which are fluidly connected to the second air-liquid heat exchanger via a three-way valve or the like.
  • the cooling housing has a Heilleitgeometrie at its Heilausströmseite for cooled air through which the flowing from the cooling housing in the cold aisle, cooled air is blown in front of the adjacent cabinet row to effectively in the Switch cabinets to be initiated.
  • the space of the data center has a ceiling height which is only slightly higher than the height of the combined unit of control cabinet and second air-liquid heat exchanger mounted thereon, such that through the second air-liquid Heat exchanger air is passed under a warm air cushion under the ceiling.
  • the hot air is blown directly from the cabinets 2 of the cabinet rows 3 in the room 1, so in principle, embodiments are conceivable in which in the manner described above, hot passages are formed, from which the hot air is discharged into the space of the data center.
  • FIG. 1 As in FIG. 1 can be seen, form the cabinet rows 3, each formed of a plurality of cabinets 2, between them a cold aisle 6, to which the cabinets 2 of the adjacent cabinet rows are each arranged to each other so that their cold air inlet sides in the cold aisle 6 and thus facing each other.
  • the left-hand side of the control cabinet row 3 has a cooling housing 19 in which an obliquely positioned air-coolant heat exchanger is accommodated.
  • the heat exchanger 11 is fluidly connected via a line system with arranged outside the space 1 coolant sources 14.
  • the coolant sources 14 may be, for example, free coolers or a chiller.
  • a three-way valve 25 can be used to control, for example, depending on the outside temperature, whether the coolant for the air-liquid heat exchanger 11 is provided via one or the other coolant source type.
  • the cooling unit 4 sucks hot air from the data center room 1, which cools it and initiates as cooled air in the double bottom 5.
  • the cooled air is introduced from the double bottom 5 in the cold aisle 6.
  • the cooling air can then be passed through the cabinets and occurs at the cold aisle 6 facing away from the control cabinet sides 8 as heated air 12 in the room 1.
  • this heated air is passed through the cooling housing 15 and the air-refrigerant heat exchanger 11 to be introduced as cooled air 13 directly into the cold aisle 6.
  • Another part of the heated air is cooled in the manner described above by the cooling device 4 and passed through the double bottom 5 in the cold aisle 6.
  • speed-controlled fan 21 are added, sucked by means of which hot air 12 from the room 1 via the housing side 16, passed through the air-liquid heat exchanger 11 and is introduced at the opposite side 17 of the cooling housing 15 in the cold aisle 6.
  • FIG. 1 Furthermore, it can be seen that a partition is just formed so that it produces a fluid-tight connection between the top 19 of the housing 15 and the top 10 of the cabinet 2 of the opposite cabinet rows 3.
  • a partition is just formed so that it produces a fluid-tight connection between the top 19 of the housing 15 and the top 10 of the cabinet 2 of the opposite cabinet rows 3.
  • a Luftgleitgeometrie (not shown), formed approximately using air deflectors, by means of which the exiting, cooled air 13 is fed to the opposite cabinet row 3.
  • FIG. 2 is shown that, depending on additionally required cooling capacity, the overall height of the cooling housing 15 and thus the size of the received therein air-refrigerant heat exchanger 11 can be varied. It can also be seen that it is also provided that both of the opposite rows of control cabinets 3 can have control cabinets 2 with cooling housings 15 arranged on their upper side for the provision of additional cooling power. Depending on how this additional cooling housing 15 assembles are and as accordingly their height fails, the partition 18 of the cold run 6 is again designed to provide a fluid-tight connection of the upper sides 19 of the opposite cooling housing 15.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the cooling housing 15 are arranged at a distance d to the underlying control cabinets 3.
  • Characterized a Jardinrangierraum 20 is formed between the respective cabinet 3 and the respective cooling housing 15, which allows the cable feed into the cabinet interior in the usual way through the top of the cabinet through.
  • FIG. 4 is illustrated that depending on the cooling power requirement different heights of the cooling housing 15 may be provided to accommodate accordingly air-liquid heat exchanger with different cooling capacity.
  • At the lower end of the air-liquid heat exchanger 11 each have a condensate tray 26 is provided to prevent the accidental ingress of condensate in the cabinet interior.
  • the fans 21 are designed as axial EC fans with suction grating as contact protection with simultaneous air rectification function.
  • the condensate tray 26 may include a leak sensor.
  • the heat exchangers 11 are designed for high flow temperatures and in particular for the use of glycol or a glycol-water mixture as a coolant.
  • shutter valves modules 24 By means of shutter valves modules 24, the backflow of cooling air into the room 1 (see FIG. 1 ) is avoided when the fans are stopped.
  • the shutter module can include, for example, extraneous-driven "flap shutters" or shutter actuators.
  • the cabinets 2 and the housing 15 may have a unitary frame with over the entire height of the cabinet 2 and housing 15 extending vertical profiles.
  • the control cabinet 2 and the housing 15 each have their own frame, which are bolted together.
  • the housing 15 is formed as a self-supporting structure of known Blechflach former, which is so with the frame of the underlying cabinet. 2 is screwed, that the load of the cooling housing 15 is introduced substantially exclusively perpendicular to the vertical profile struts of the frame of the cabinet 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rechenzentrum, bei dem in einem geschlossenen Raum (1) eine Mehrzahl aus jeweils mehreren Schaltschränken (2) gebildeter Schaltschrankreihen (3) sowie mindestens ein Kühlgerät (4) auf einem Doppelboden (5) aufgestellt sind, in den über das Kühlgerät (4) gekühlte Raumluft eingeleitet ist, wobei zwischen zwei benachbarten Schaltschrankreihen (3) ein gegenüber dem Raum (1) luftdicht abgeschotteter Kaltgang (6) gebildet ist, dem die gekühlte Luft aus dem Doppelboden (5) zugeführt ist, wobei den Schaltschränken (2) der benachbarten Schaltschrankreihen (3) jeweils an ihren dem Kaltgang (6) zugwandten Vertikalseiten (7) die gekühlte Luft zugeleitet ist, die als erwärmte Luft an gegenüber liegenden, dem Kaltgang (6) abgewandten Vertikalseiten (8) der Schaltschränke (2) in den geschlossenen Raum (1) abgeleitet ist, und wobei das Kühlgerät (4) einen ersten Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher aufweist, dem ein über mindestens einen außerhalb des Raums (1) angeordneten Rückkühler (9) gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schaltschränke (2) einen unmittelbar auf seiner Oberseite (10) oder unter einem Abstand (d) dazu montierten zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) aufweist, durch den Warmluft (12) aus dem Raum (1) als gekühlte Luft (13) in den Kaltgang (6) geleitet ist, wobei dem zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) über eine außerhalb des Raums (1) angeordnete Kühlmittelquelle (14) gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Rechenzentrum, bei dem in einem geschlossenen Raum eine Mehrzahl aus jeweils mehreren Schaltschränkten gebildeter Schaltschrankreihen sowie mindestens ein Kühlgerät auf einem Doppelboden aufgestellt sind. In den Doppelboden ist über das Kühlgerät gekühlte Raumluft eingeleitet, wobei zwischen zwei benachbarten Schaltschrankreihen ein gegenüber dem Raum luftdicht abgeschotteter Kaltgang gebildet ist, dem die gekühlte Luft aus dem Doppelboden zugeführt wird. Den Schaltschränken der benachbarten Schaltschrankreihen ist jeweils an ihren dem Kaltgang zugewandten Vertikalseiten die gekühlte Luft zugeleitet, die als erwärmte Luft an gegenüberliegenden, dem Kaltgang abgewandten Vertikalseiten der Schaltschränke in den Raum abgeleitet wird. Das Kühlgerät weist einen ersten Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher auf, dem ein über mindestens einen außerhalb des Raums angeordneten Rückkühler gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist. Ein derartiges Rechenzentrum ist beispielsweise aus der US 2010/0252233 A1 bekannt. Ähnliche Rechenzentren zeigen auch die EP 2 532 217 B1 , die EP 1 466 234 B1 , die DE 10 2011 000638 A1 und die US 2010/0275618 A1 .
  • Gattungsgemäße Rechenzentren haben häufig den Nachteil, dass es mit einem hohen Aufwand verbunden ist, nachträglich abweichend von der ursprünglichen Rechenzentrumsplanung die Kühlleistung zu erhöhen, etwa weil zu einem späteren Zeitpunkt ein höherer Kühlleistungsbedarf notwendig geworden ist. Dies liegt insbesondere daran, dass die in den Rechenzentren vorgesehenen Kühlgeräte häufig nur einen beschränkten Bauraum einnehmen dürfen, oder ihnen bei der Rechenzentrumplanung ein fester Bauraum zugewiesen worden ist, welcher nachträglich nicht zur Erhöhung der Kühlleistung beliebig erweitert werden kann.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Rechenzentrum vorzuschlagen, welches eine nachträgliche Kühlleistungserhöhung erlaubt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Rechenzentrum mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Demgemäß zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Rechenzentrum dadurch aus, dass mindestens einer der Schaltschränke einen unmittelbar auf seiner Oberseite oder unter einem Abstand dazu montierten zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher aufweist, durch den Warmluft aus dem Raum als gekühlte Luft in den Kaltgang geleitet ist, wobei dem zweiten Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher über eine außerhalb des Raums angeordnete Kühlmittelquelle gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist.
  • Die Erfindung macht sich somit den Umstand zu Nutze, dass bei bestehenden Rechenzentren in der Regel oberhalb der Schaltschrankreihen ungenutzter Bauraum zur Verfügung steht. In der Regel wird dieser Bauraum schon deshalb bei der Rechenzentrumsplanung mitberücksichtigt, weil bei gängigen Rechenzentren die Verkabelung der Schaltschränkte für die Daten- und Energiezufuhr häufig zumindest teilweise durch die Oberseite der Schaltschränke hindurch ausgeführt ist.
  • Da folglich bei erfindungsgemäßen Rechenzentren die erforderliche Kühlleistung nicht mehr ausschließlich von dem bereits vorhandenen Kühlgerät erbracht werden muss, sondern dieses durch den zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher unterstützt wird, kann die Vorlauftemperatur des vorhandenen Kühlgerätes erhöht werden, so dass sich dessen Wirkungsgrad erhöht. Dieser kann noch dadurch verbessert werden, dass der Rückkühler als ein Freikühler oder Chiller ausgebildet ist, so dass insbesondere in den Sommermonaten aufgrund der dann immer noch ausreichend hohen Temperaturdifferenz zwischen Vorlauftemperatur und Außentemperatur über den Rückkühler eine ausreichende Kühlleistung bereitgestellt werden kann.
  • Der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher kann beispielsweise ein schräg eingebauter Wärmetauscher sein, der für den Betrieb mit einem Glykol-Wasser-Gemisch und Vorlauftemperaturen von >22° C und vorzugsweise von 26° C ausgelegt ist.
  • Die Kühlmittelquelle, mithilfe welcher dem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühltes Kühlmittel zugeleitet wird, ist auf keine bestimmten Ausführungsformen beschränkt. Besonders bevorzugt sind jedoch Kältemaschinen mit Freikühlung. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Rückkühler, über den dem ersten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühltes Kühlmittel bereitgestellt ist, mindestens einen Freikühler auf. Bei noch einer anderen Ausführungsform weist die Kühlmittelquelle, über die dem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist, mindestens einen Rückkühler und/oder einen Kaltwassersatz auf.
  • Besonders bevorzugt ist der zweite Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher in einem auf der Oberseite des betreffenden Schaltschrankes montierten Kühlgehäuses aufgenommen, wobei durch gegenüberliegende Gehäuseseiten des Kühlgehäuses die Warmluft aus dem Raum durch das Kühlgehäuse und als gekühlte Luft in den Kaltgang geleitet ist. Zur Luftförderung können EC-Ventilatoren in Form von Axiallüftern eingesetzt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lüfter in Blechkassetten eingebaut als Lüftermodule und mit Steckerkontakten zur Betriebsstrom- und Signalübertragung ausgebildet sind.
  • Bei noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass nur eine der beiden benachbarten, dem Kaltgang zwischen sich bildenden Schaltschrankreihen mindestens einen Schaltschrank mit auf seiner Oberseite montiertem zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher aufweist, wobei die den Kaltgang bildenden Schaltschrankreihen im Wesentlichen dieselbe Höhe aufweisen, und wobei eine Kaltgangschottung zumindest abschnittsweise eine Höhe aufweist, die mindestens der Gesamthöhe aus Schaltschrankhöhe und Kühlgehäusehöhe entspricht. Dabei kann die Kaltgangschottung derart ausgebildet sein, dass sie die obere Dachseite des Kühlgehäuses mit der Oberseite der gegenüberliegenden Schaltschrankreihe fluidisch dicht verbindet. Dabei wird somit über die Kaltgangschottung der Höhenunterschied zwischen der oberen Dachseite des Kühlgehäuses und der Oberseite der gegenüberliegenden Schaltschrankreihe ausgeglichen, so dass trotz dieses Höhenunterschieds der Kaltgang fluidisch dicht gegenüber dem Raum des Rechenzentrums abgeschottet ist.
  • Bei noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen der das Kühlgehäuse aufweisende Schaltschrank sowie das Kühlgehäuse ein aus vier Vertikalstreben und acht Horizontalstreben gebildetes Rahmengestell auf, wobei sich die Vertikalstreben über die Gesamthöhe aus Schaltschrank und Kühlgehäuse erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist somit für Schaltschrank als auch Kühlgehäuse ein einheitliches Rahmengestell gebildet, so dass die Last des Kühlgehäuses oberhalb des Schaltschranks sicher gehalten ist. Darüber hinaus ist denkbar, dass das Kühlgehäuse entweder ein eigenes oder kein Rahmengestell aufweist, wobei in beiden Fällen dann sichergestellt werden muss, dass die Last des Kühlgehäuses auf die vertikalen Profilstreben übertragen wird, so dass das Kühlgehäuse sicher auf den Schaltschrank gehalten ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kühlgehäuse unter einem Abstand zu der Oberseite des Schaltschranks angeordnet, so dass zwischen der Oberseite des Schaltschranks und dem Kühlgehäuse ein Kabelrangierraum für eine Kabelzuführung durch die Oberseite des Schaltschranks in den Innenraum des Schaltschranks ausgebildet ist.
  • Der Luftdurchtritt durch das Kühlgehäuse erfolgt vorzugsweise durch die gegenüberliegenden Stirn- bzw. Frontseiten. Um eine Rückströmung gekühlter Luft bei Gerätestillstand zu vermeiden, kann ein Jalousieklappmodul vorgesehen sein. Wahlweise kann das Jalousieklappenmodul fremdenergielos arbeitende, per Überdruck betätigte Lamellen aufweisen, oder aber eine Jalousieklappe mit gegenläufigen Lamellen und Klappenstellantrieb. Der Einsatz eines solchen Moduls kann insbesondere immer dann erforderlich sein, wenn das Kühlgehäuse mit dem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher als funktionale Redundanz zu dem ohnehin vorhandenen Kühlgerät eingesetzt werden soll oder ein anderes Klimasystem mit differenter Luftführung als Redundanzsystem betrieben werden soll. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass in dem Kühlgehäuse mindestens ein drehzahlgeregelter Lüfter aufgenommen ist, wobei an einem Warmlufteinlass und/oder an einem Kaltluftauslass des Kühlgehäuses eine Vorrichtung, etwa eine Rückstauklappe oder ein Jalousieklappenmodul, angeordnet ist, welche darauf ausgelegt ist, ein Zurückströmen von gekühlter Luft aus dem Kaltgang in den Raum zu verhindern.
  • Zur weiteren Erhöhung der Redundanz und um abhängig von der Außentemperatur jeweils eine bestmögliche, das heißt effizienteste Kühlung zu erreichen, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Kühlmittelquelle, über die dem zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher Kühlmittel zugeleitet ist, mindestens einen Rückkühler und mindestens einen Kaltwassersatz aufweist, die über eine Dreiwegeventil oder Dergleichen fluidisch mit dem zweiten Luft-Flüssigkeitswärmetauscher verbunden sind.
  • Zur Optimierung der Luftführung ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Kühlgehäuse an seiner Luftausströmseite für gekühlte Luft eine Luftleitgeometrie aufweist, über die die aus dem Kühlgehäuse in den Kaltgang einströmende, gekühlte Luft vor die benachbarte Schaltschrankreihe geblasen wird, um dort effektiv in die Schaltschränke eingeleitet werden zu können.
  • Es ist bekannt, dass sich insbesondere im Deckenbereich eines Rechenzentrums die Warmluft staut, so dass sich dort Warmluftpolster ausbilden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Raum des Rechenzentrums eine Deckenhöhe aufweist, die nur unwesentlich höher als die Höhe der kombinierten Einheit aus Schaltschrank und darauf montiertem, zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher ist, so dass durch den zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher Luft eines unter der Raumdecke stehenden Warmluftpolsters geleitet ist.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:
    • Figur 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rechenzentrums in schematischer Darstellung;
    • Figur 2 eine erste Anordnung aus zwei benachbarten Schaltschrankreihen, zwischen denen ein Kaltgang ausgebildet ist;
    • Figur 3 eine zweite Ausführungsform einer Schaltschrankanordnung, bei der zwischen zwei Schaltschrankreihen ein Kaltgang ausgebildet ist; und
    • Figur 4 zwei Ausführungsformen einer Schaltschrankreihe für ein erfindungsgemäßes Rechenzentrum mit unterschiedlicher Kühlleistungsauslegung.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Rechenzentrum sind der Einfachheit halber lediglich die für die Erfindung wesentlichen Komponenten dargestellt. Beispielsweise sind lediglich zwei Schaltschankreihen 3 in dem geschlossenen Raum 1 des Rechenzentrums abgebildet. Üblicherweise weist ein Rechenzentrum eine Vielzahl Schaltschrankreihen auf, wobei jeweils zwischen Paaren von zwei benachbarten Schaltschrankreihen ein Kaltgang ausgebildet ist. Bei einer Abfolge von mehreren nebeneinander angeordneten Schaltschrankreihen sind die Schaltschrankreihen immer so ausgerichtet, dass sich zwischen den Schaltschrankreihen abwechselnd ein Kaltgang und ein Warmgang ausbildet. Wenn also, wie es in Figur 1 dargestellt ist, die Warmluft unmittelbar aus den Schaltschränken 2 der Schaltschrankreihen 3 in den Raum 1 eingeblasen wird, so sind grundsätzlich auch Ausführungsformen denkbar, bei denen in zuvor beschriebener Weise Warmgänge ausgebildet sind, aus denen die Warmluft in den Raum des Rechenzentrums abgeleitet wird.
  • Wie in Figur 1 zu erkennen ist, bilden die Schaltschrankreihen 3, die jeweils aus mehreren Schaltschränken 2 ausgebildet sind, zwischen sich einen Kaltgang 6 aus, wozu die Schaltschränke 2 der benachbarten Schaltschrankreihen jeweils so zueinander angeordnet sind, dass ihre Kaltlufteinlassseiten im Kaltgang 6 und damit einander zugewandt sind.
  • Die in der Darstellung linke Schaltschrankreihe 3 weist auf ihrer Oberseite 10 ein Kühlgehäuse 19 auf, indem ein schräg gestellter Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher aufgenommen ist. Der Wärmetauscher 11 ist über ein Leitungssystem mit außerhalb des Raums 1 angeordneten Kühlmittelquellen 14 fluidisch verbunden. Die Kühlmittelquellen 14 können beispielsweise Freikühler oder ein Kaltwassersatz sein. Über ein Dreiwegeventil 25 kann, beispielsweise abhängig von der Außentemperatur, gesteuert werden, ob das Kühlmittel für den Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher 11 über die eine oder die andere Kühlmittelquellenbauart bereitgestellt wird.
  • Die Schaltschrankreihen 3 sowie das Kühlgerät 4, welches beispielsweise einen Kältekompressor, einen Direktverdampfer und einen integrierten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher für Freikühlung aufweisen kann, sind auf einem Doppelboden 5 angeordnet. Das Kühlgerät 4 saugt Warmluft aus dem Rechenzentrumsraum 1 an, welche es kühlt und als gekühlte Luft in den Doppelboden 5 einleitet. Die gekühlte Luft wird aus dem Doppelboden 5 in den Kaltgang 6 eingeleitet. Die Kühlluft kann daraufhin durch die Schaltschränke hindurch geleitet werden und tritt an den dem Kaltgang 6 abgewandten Schaltschrankseiten 8 als erwärmte Luft 12 in den Raum 1 aus.
  • Ein Teil dieser erwärmten Luft wird durch das Kühlgehäuse 15 und den Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 11 geleitet, um als gekühlte Luft 13 unmittelbar in den Kaltgang 6 eingeleitet zu werden. Ein anderer Teil der erwärmten Luft wird in der zuvor beschriebenen Weise durch das Kühlgerät 4 gekühlt und durch den Doppelboden 5 in den Kaltgang 6 geleitet.
  • In dem Gehäuse 15 sind drehzahlgeregelte Lüfter 21 aufgenommen, mithilfe welcher Warmluft 12 aus dem Raum 1 über die Gehäuseseite 16 angesogen, durch den Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher 11 hindurchgeleitet und an der gegenüberliegenden Seite 17 des Kühlgehäuses 15 in den Kaltgang 6 eingeleitet wird.
  • Der Figur 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass eine Abschottung gerade so ausgebildet ist, dass sie eine fluidisch dichte Verbindung zwischen der Oberseite 19 des Gehäuses 15 und der Oberseite 10 des Schaltschranks 2 der gegenüberliegenden Schaltschrankreihen 3 herstellt. An der Luftaustrittsseite 17 des Gehäuses 15 ist eine Luftgleitgeometrie (nicht dargestellt), etwa unter Verwendung von Luftleitblechen ausgebildet, mit Hilfe welcher die austretende, gekühlte Luft 13 auf die gegenüberliegende Schaltschrankreihe 3 zugeleitet wird.
  • In der Figur 2 ist dargestellt, dass je nach zusätzlich erforderlicher Kühlleistung die Bauhöhe des Kühlgehäuses 15 und damit die Größe des darin aufgenommen Luft-Kühlmittel-Wärmetauschers 11 variiert werden kann. Es ist ebenfalls zu erkennen, dass auch vorgesehen ist, dass beide der gegenüberliegenden Schaltschrankreihen 3 Schaltschränke 2 mit auf ihrer Oberseite angeordneten Kühlgehäusen 15 für die Bereitstellung zusätzlicher Kühlleistung aufweisen können. Abhängig davon, wie diese zusätzlichen Kühlgehäuse 15 konfektioniert sind und wie dementsprechend ihre Bauhöhe ausfällt, ist die Schottung 18 des Kaltgangs 6 wiederum dazu ausgebildet, eine fluidisch dichte Verbindung der Oberseiten 19 der gegenüberliegenden Kühlgehäuse 15 bereitzustellen.
  • Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Kühlgehäuse 15 unter einem Abstand d zu den darunterliegenden Schaltschränken 3 angeordnet sind. Dadurch wird zwischen dem jeweiligen Schaltschrank 3 und dem jeweiligen Kühlgehäuse 15 ein Kabelrangierraum 20 gebildet, welcher die Kabelzuführung in den Schaltschrankinnenraum in gewohnter Weise durch die Oberseite des Schaltschranks hindurch ermöglicht.
  • In Figur 4 ist veranschaulicht, dass je nach Kühlleistungsbedarf unterschiedliche Bauhöhen des Kühlgehäuses 15 vorgesehen sein können, um dementsprechend Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher mit unterschiedlicher Kühlleistung aufzunehmen. Am unteren Ende des Luft-Flüssigkeits-Wärmetauschers 11 ist jeweils eine Kondensatwanne 26 vorgesehen, um das versehentliche Eindringen von Kondensat in den Schaltschrankinnenraum zu verhindern.
  • Die Lüfter 21 sind als Axial-EC-Lüfter mit saugseitigem Gitterrost als Berührungsschutz mit gleichzeitiger Luftgleichrichtungsfunktion ausgebildet. Die Kondensatwanne 26 kann einen Leckagesensor aufweisen. Die Wärmetauscher 11 sind für hohe Vorlauftemperaturen ausgelegt und insbesondere für die Verwendung von Glykol oder eines Glykol-Wasser-Gemischs als Kühlmittel. Mithilfe von Jalousieklappenmodulen 24 wird das Zurückströmen von Kühlluft in den Raum 1 (siehe Figur 1) vermieden, wenn die Lüfter stillstehen. Wie bereits oben beschreiben, kann das Jalousieklappenmodul beispielsweise fremdenergielos angesteuerte "Flatterjalousien" oder Jalousieklappen mit Stellantrieb umfassen.
  • Die Schaltschränke 2 und das Gehäuse 15 können ein einheitliches Rahmengestell mit über die gesamte Höhe von Schaltschrank 2 und Gehäuse 15 erstreckenden Vertikalprofilen aufweisen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Schaltschrank 2 und das Gehäuse 15 jeweils ein eigenes Rahmengestell aufweisen, die miteinander verschraubt sind. Weiterhin ist auch denkbar, dass das Gehäuse 15 als eine selbsttragende Struktur aus gekannten Blechflachteilen ausgebildet ist, die so mit dem Rahmengestell des darunter liegenden Schaltschranks 2 verschraubt ist, dass die Last des Kühlgehäuses 15 im Wesentlichen ausschließlich auf die vertikalen Profilstreben des Rahmengestells des Schaltschranks 2 senkrecht eingeleitet wird.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Raum des Rechenzentrums
    2
    Schaltschrank
    3
    Schaltschrankreihe
    4
    Kühlgerät
    5
    Doppelboden
    6
    Kaltgang
    7
    Dem Kaltgang zugewandte Vertikalseite
    8
    Dem Kaltgang abgewandte Vertikalseite
    9
    Rückkühler
    10
    Oberseite
    11
    Zweiter Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher
    12
    Warmluft
    13
    Gekühlte Luft
    14
    Kühlmittelquelle
    15.
    Kühlgehäuse
    16, 17
    Gegenüberliegende Gehäuseseiten
    18
    Kaltgangschottung
    19
    Dachseite
    20
    Kabelrangierraum
    21
    Lüfter
    22
    Warmlufteinlass
    23
    Kaltluftauslass
    24
    Vorrichtung zur Vermeidung eines Zurückströmen von gekühlter Luft
    25
    Dreiwegeventil
    26
    Kondensatwanne
    d
    Abstand

Claims (12)

  1. Rechenzentrum, bei dem in einem geschlossenen Raum (1) eine Mehrzahl aus jeweils mehreren Schaltschränken (2) gebildeter Schaltschrankreihen (3) sowie mindestens ein Kühlgerät (4) auf einem Doppelboden (5) aufgestellt sind, in den über das Kühlgerät (4) gekühlte Raumluft eingeleitet ist, wobei zwischen zwei benachbarten Schaltschrankreihen (3) ein gegenüber dem Raum (1) luftdicht abgeschotteter Kaltgang (6) gebildet ist, dem die gekühlte Luft aus dem Doppelboden (5) zugeführt ist, wobei den Schaltschränken (2) der benachbarten Schaltschrankreihen (3) jeweils an ihren dem Kaltgang (6) zugwandten Vertikalseiten (7) die gekühlte Luft zugeleitet ist, die als erwärmte Luft an gegenüber liegenden, dem Kaltgang (6) abgewandten Vertikalseiten (8) der Schaltschränke (2) in den geschlossenen Raum (1) abgeleitet ist, und wobei das Kühlgerät (4) einen ersten Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher aufweist, dem ein über mindestens einen außerhalb des Raums (1) angeordneten Rückkühler (9) gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schaltschränke (2) einen unmittelbar auf seiner Oberseite (10) oder unter einem Abstand (d) dazu montierten zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) aufweist, durch den Warmluft (12) aus dem Raum (1) als gekühlte Luft (13) in den Kaltgang (6) geleitet ist, wobei dem zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) über eine außerhalb des Raums (1) angeordnete Kühlmittelquelle (14) gekühltes Kühlmittel zugeleitet ist.
  2. Rechenzentrum nach Anspruch 1, bei dem mindestens einer der Rückkühler (9) ein Freikühler ist.
  3. Rechenzentrum nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kühlmittelquelle (14) einen Rückkühler und/oder einen Kaltwassersatz aufweist.
  4. Rechenzentrum nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der zweite Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) in einem auf der Oberseite (10) des betreffenden Schaltschranks (2) montierten Kühlgehäuse (15) aufgenommen ist, wobei durch gegenüber liegende Gehäuseseiten (16, 17) des Kühlgehäuses (15) die Warmluft (12) aus dem Raum (1) durch das Kühlgehäuse (15) und als gekühlte Luft (13) in den Kaltgang (6) geleitet ist.
  5. Rechenzentrum nach Anspruch 4, bei dem nur eine der beiden benachbarten, den Kaltgang (6) zwischen sich bildenden Schaltschrankreihen (3) mindestens einen Schaltschrank (2) mit auf seiner Oberseite (10) montiertem zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) aufweist, wobei die den Kaltgang (6) bildenden Schaltschrankreihen (3) im Wesentlichen dieselbe Höhe aufweisen, und wobei eine Kaltgangschottung (18) zumindest abschnittsweise eine Höhe aufweist, die mindestens der Gesamthöhe aus Schaltschrankhöhe und Kühlgehäusehöhe entspricht.
  6. Rechenzentrum nach Anspruch 5, bei dem die Kaltgangschottung (18) die obere Dachseite (19) des Kühlgehäuses (15) mit der Oberseite (10) der gegenüber liegenden Schaltschrankreihe (3) fludisch dicht verbindet.
  7. Rechenzentrum nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der das Kühlgehäuse (15) aufweisende Schaltschrank (3) sowie das Kühlgehäuse (15) ein aus vier Vertikalstreben und acht Horizontalstreben gebildetes Rahmengestell aufweisen, wobei sich die Vertikalstreben über die Gesamthöhe aus Schaltschrank (3) und Kühlgehäuse (15) erstrecken.
  8. Rechenzentrum nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem das Kühlgehäuse (15) unter einem Abstand zu der Oberseite (10) des Schaltschranks (3) angeordnet ist, so dass zwischen der Oberseite (10) des Schaltschranks (3) und dem Kühlgehäuse (15) ein Kabelrangierraum (20) für eine Kabelzuführung durch die Oberseite (10) des Schaltschranks (3) ausgebildet ist.
  9. Rechenzentrum nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem in dem Kühlgehäuse (15) mindestens ein drehzahlgeregelter Lüfter (21) aufgenommen ist, wobei an einem Warmlufteinlass (22) und/oder an einem Kaltluftauslass (23) des Kühlgehäuses (15) eine Vorrichtung (24), etwa eine Rückstauklappe oder ein Jalousieklappenmodul, angeordnet ist, welche drauf ausgelegt ist, ein Zurückströmen von gekühlte Luft (13) aus dem Kaltgang (6) in den Raum (1) zu verhindern.
  10. Rechenzentrum nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Kühlmittelquelle (14) mindestens einen Rückkühler und mindestens einen Kaltwassersatz aufweist, die über ein Dreiwegeventil (25) oder dergleichen fluidisch mit dem zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) verbunden sind.
  11. Rechenzentrum nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem das Kühlgehäuse (15) an seiner Luftausströmseite für gekühlte Luft (13) eine Luftleitgeometrie aufweist, über die die aus dem Kühlgehäuse (15) in den Kaltgang (6) einströmende, gekühlte Luft vor die benachbarte Schaltschrankreihe (2) geblasen ist.
  12. Rechenzentrum nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Raum (1) eine Deckenhöhe aufweist, die nur unwesentlich höher als die Höhe der kombinierten Einheit aus Schaltschrank (3) und darauf montiertem, zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) ist, so dass durch den zweiten Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher (11) Luft eines unter der Raumdecke stehenden Warmluftpolsters geleitet ist.
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